一種基于虛擬電容的弱交流電網(wǎng)mmc系統(tǒng)控制策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于虛擬電容的弱交流電網(wǎng)MMC系 統(tǒng)控制策略。
【背景技術(shù)】
[0002] 模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter, MMC)具有較高電力傳輸 容量、無需大量IGBT壓接串聯(lián)、器件承受電壓變化率低W及諧波特性較好等優(yōu)點，逐漸成 為柔性直流輸電的發(fā)展趨勢。MMC換流閥具有自關(guān)斷能力，不需要電網(wǎng)電壓換相，能夠?qū)τ?功功率與無功功率進行獨立控制，特別適合向弱交流電網(wǎng)W及無源交流電網(wǎng)供電。但目前 研究表明，當(dāng)交流系統(tǒng)短路比小于1. 24后，雙閉環(huán)解禪控制策略已不能使系統(tǒng)穩(wěn)定運行， 其原因在于化L鎖相環(huán)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性能具有負面效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述【背景技術(shù)】中提到弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)在雙閉環(huán)解禪控制策略下不能穩(wěn) 定運行問題，為了解決上述問題，本發(fā)明采用虛擬電容控制策略，通過在PCC點電壓增加系 統(tǒng)電流反饋環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)傳遞函數(shù)進行修正，將反饋控制映射到一次系統(tǒng)中形成虛擬電容 Gw等效增大了弱交流電網(wǎng)的短路比，從而能夠有效避免了鎖相環(huán)對系統(tǒng)穩(wěn)定性惡化的影 響。
[0004] 本發(fā)明為控制系統(tǒng)在一次系統(tǒng)中的映射，本身不會系統(tǒng)的運行工況產(chǎn)生影響；同 時因為虛擬電容能夠隨交流電網(wǎng)等效阻抗的變化而變化，不會產(chǎn)生交流過電壓等問題。本 發(fā)明的技術(shù)方案的特征包括W下步驟： 步驟1 :利用電流傳感器實時測量弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)PCC點電流，同時實時測量弱交 流電網(wǎng)戴維南等效阻抗。 陽0化]步驟2 :根據(jù)弱交流電網(wǎng)戴維南等效阻抗設(shè)定虛擬電容容值Gu,將PCC點電流經(jīng) 過與Gu有關(guān)的傳遞函數(shù)后附加到PCC點電壓上，采用鎖相環(huán)對修正后的PCC點電壓進行 鎖相。
[0006] 步驟3 :采用鎖相環(huán)相角對系統(tǒng)進行解禪控制。
[0007] 本發(fā)明通過=個步驟，能夠避免弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)因鎖相環(huán)的存在而穩(wěn)定性惡 化的問題，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定運行能力。
【附圖說明】 陽00引圖1為弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖。圖2為附加虛擬電容Gu的控制框圖。 圖3為交流電網(wǎng)短路比為1. 2時，采用多輸入多輸出系統(tǒng)零極點理論得到的系統(tǒng)閉環(huán)傳遞 函數(shù)根軌跡曲線，從根軌跡曲線可W看出，隨著Gu的增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸增強。
【具體實施方式】
[0009] 下面將對本發(fā)明設(shè)及的一一種基于虛擬電容的弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)控制策略作 詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng) 用。
[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過控制在弱交流電網(wǎng)映射出虛擬電容Gu,避免 鎖相環(huán)對弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)的負面影響，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定運行能力。本發(fā)明采用如下技 術(shù)方案實現(xiàn)： 本發(fā)明通過如下=步來實現(xiàn)： 步驟1 :利用電流傳感器實時測量弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)PCC點電流，同時實時測量弱交 流電網(wǎng)戴維南等效阻抗。
[0011] 步驟2 :根據(jù)弱交流電網(wǎng)戴維南等效阻抗設(shè)定虛擬電容容值Gu,將PCC點電流經(jīng) 過與容值Gu相關(guān)的傳遞函數(shù)后作為反饋環(huán)節(jié)：
轉(zhuǎn)化為復(fù)頻域后為：
其中：i^j (j=a、b、C)為PCC點相電壓，Kjvir (j=a、b、C)為修正后的PCC點相電壓，ij (j=a、b、C)為PCC點電流，W流向電網(wǎng)為正方向。采用鎖相環(huán)對修正后的PCC點電壓進行 鎖相。
[0012] 步驟3 :采用鎖相環(huán)相角對系統(tǒng)進行解禪控制。
[0013] 通過虛擬電容Gu的增加，閉環(huán)傳遞函數(shù)根軌跡向?qū)嵼S負方向移動，系統(tǒng)穩(wěn)定性增 強。
[0014] 需要說明的是步驟1，2和3整體作為
【發(fā)明內(nèi)容】
，=個步驟為有機的不可分割的整 體。
[0015] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護范圍 為準。
【主權(quán)項】
1. 一種基于虛擬電容的弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)控制策略，其特征是對PCC點電壓增加電 流反饋控制，反饋控制映射到一次系統(tǒng)中會呈現(xiàn)電容特性，包括以下步驟：步驟1 :利用電 流傳感器實時測量弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)PCC點電流，同時實時測量弱交流電網(wǎng)戴維南等效 阻抗；步驟2 :根據(jù)弱交流電網(wǎng)戴維南等效阻抗設(shè)定虛擬電容容值，將PCC點電流經(jīng)過與 有關(guān)的傳遞函數(shù)后附加到PCC點電壓上，采用鎖相環(huán)對修正后的PCC點電壓進行鎖相； 步驟3 :采用鎖相環(huán)相角對系統(tǒng)進行解耦控制，從而避免了弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)因鎖相環(huán)的 存在而穩(wěn)定性惡化的問題。2. 基于權(quán)利要求1中所述的一種基于虛擬電容的弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)控制策略，其特 征是步驟1，2和3整體作為
【發(fā)明內(nèi)容】
，使得弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)穩(wěn)定運行能力增強，穩(wěn)定運 行能力不再受鎖相環(huán)的影響，三個步驟為有機的不可分割的整體。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于虛擬電容的弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)控制策略，屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域。針對目前弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)無法應(yīng)用雙閉環(huán)解耦控制策略的情況，設(shè)計了虛擬電容控制策略。本發(fā)明通過增加PCC點電流反饋控制，改變了弱交流電網(wǎng)MMC系統(tǒng)傳遞函數(shù)，從控制上等效增大了弱交流系統(tǒng)的短路比；同時，本發(fā)明是將控制系統(tǒng)映射到一次系統(tǒng)中形成虛擬電容，且虛擬電容容值隨交流系統(tǒng)等效阻抗的變化而變化，一次系統(tǒng)并不存在串聯(lián)電容。本發(fā)明的核心技術(shù)方案是：根據(jù)弱交流電網(wǎng)戴維南等效阻抗設(shè)定虛擬電容容值<i>C</i>vir，將PCC點電流經(jīng)過與<i>C</i>vir有關(guān)的傳遞函數(shù)后附加到PCC點電壓上，采用鎖相環(huán)對修正后的PCC點電壓進行鎖相；最后，采用鎖相環(huán)相角對系統(tǒng)進行解耦控制。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN105634003
【申請?zhí)枴緾N201510046279
【發(fā)明人】趙成勇, 苑賓, 張帆, 許建中
【申請人】華北電力大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年1月30日